066、点到点运动:S形速度规划
066、点到点运动:S形速度规划从一次电机“起飞”失败说起去年调试一台六轴协作机器人,末端执行器要求从A点运动到B点,距离不过200mm。我习惯性地用了梯形速度规划——加速段、匀速段、减速段,简单粗暴。结果上电一跑,机器人在加速结束瞬间猛地一抖,末端夹爪里夹着的玻璃片直接飞了出去。当时我盯着示波器里速度曲线的尖角,突然意识到一个问题:梯形规划的加速度在拐点处是突变的,从0瞬间跳到最大加速度,再瞬间归零。这种加速度的阶跃变化,在物理世界意味着无穷大的加加速度(Jerk)。电机响应再快,机械结构也扛不住这种冲击。后来换成S形速度规划,同样的运动距离,同样的最大速度,机器人的运动曲线平滑得像丝绸划过水面。那次之后,我所有点到点运动控制,只要对冲击有要求,一律上S形曲线。S形速度规划的数学本质S形速度规划的核心思想很简单:让加速度本身也经历一个平滑的过渡过程,而不是直接跳变。这样速度曲线就不再是梯形,而是呈现出S形特征。典型的S形速度曲线分为七个阶段:加加速度段(加速度从0增加到最大)匀加速段(以最大加速度运行)减加速度段(加速度从最大减小到0)匀速段加减速段(减速度从0增加到最大)匀减速段减减速段(减速度从最大减小到0)这七个阶段对应着加加速度(Jerk)的三种状态:正向最大、零、负向最大。加加速度是加速度的变化率,单位是m/s³。控制好加加速度